化工原理换热器设计流程

换热器设计计算复杂流动时的Δtm,如：单壳程,双管程工程上处理Δtm=ψΔtm逆ψ修正系数设计时ψ0.8,可认为流型不合适230页),(),(11121221PRftTttttTTf设计计算中的选择----依据：技术上可行,经济上优化1.评价换热器好坏的主要指标：Δp,K2.冷却水出口温度选择：t2选大了,易结垢,Δtm小,A↑,设备费用大；t2选小了,qm2用量大,操作费用大。经济上权衡定t2。一般Δtm≮10℃。3.t1的确定,如用水,冬天t1低,夏天t1高,取哪个？4.选流向：逆流：Δtm大,qm2用量小,温度范围宽；并流：壁温较均匀,出口温度t2不会过高,适合于热敏性物料、高粘性液体5.选流速：K和Δp的权衡.例：单管程改双管程,管程、壳程都尽量达到湍流6.选结构：固定管板式—温差较小时用;温差50℃温差大时考虑热胀冷缩:膨胀节,浮头式,U形管式7.选通道：易结垢的、腐蚀性的、高压的流体走管程；蒸汽冷凝走壳程，流量小粘度大的走壳程8.02'32'pp管壳式换热器通常,换热器已有标准设计,定型产品成本低,只要适当选型即可管壳式换热器选型：已知：T1,T2,qm1,t1及介质热负荷：Q=qm1Cp1(T1-T2)选t2,求按流体种类由K值大致范围(231页)选K估选型号,算)(1222ttCQqpmmtKQA估估bdPrRe023.08.0管内Re2000K计算，ΔP计算是否ΔP计算ΔP允许是否结束3155.0PrRe36.0ed壳程mtKQA计算计算25.1~15.1计算换热器AA化工原理(上册)课程设计课题：管壳式换热器选型工艺要求：热流体：有机物T1,T2处理量qm1冷流体：水,t1流程要求：设计要求：1.选用一台合适的换热器2.合理安排管路(阀门、弯头等)3.选用一台合适的离心泵(用于输送冷却水)设计报告所含内容：1．设计任务书2．初选换热器的尺寸规格①选t2(参见215页)②查冷、热流体物性(附录)③选流动方式(逆、并、复杂流)④初估K值(参见231页)⑤计算热负荷Q,Δtm逆,ψ,Δtm,A估⑥按换热器标准初选型号(参见298页)查定管径、长度、排列等参数,列成表格⑦确定管、壳程通道(参见225页)3．计算管程的压降和给热系数①根据管程流通面积算流速,并对照表6-9,10(可调节管程数),计Re②计管程压降(式6-151,152)③算管程给热系数(式6-41)4．计算壳程压降和给热系数①根据壳程流通面积算流速,并对照表6-9,10(可调节折流板间距)壳程②计算壳程压降(式6-154,155,156)③算壳程给热系数(式6-146))1(00ldBDquV0Reude04dAde阴影5．核算传热系数、传热面积①选择适当的垢层热阻R(见210页)②计算K计值③算④换热器实际面积⑤校核6.管路安排管、阀件的确定,He泵,qV泵7.合适离心泵的选定逆计计mtKQA)1()1(12221211RddddRKmLdNAT0实25.1~15.1计实AA8.设计参数一览表重要的数据，设备型号换热器设计参考：陈英南、刘玉兰编《常用化工单元设备的设计》华东理工大学出版社2005年统一报告本，12月31日交6.7换热器操作型问题设计时，主要变动A操作时，主要变动K,Δtm1.操作调节可调节t1,qm2Cp2①qm2↑,t2,T2,K,Q。可能性分析：Q能力Q衡算Q能力Q衡算Q能力=Q衡算T2↓,t2↓，↑,Q=qm1Cp1(T1-T2)↑21111Kqm2调节的极限，qm2→∞，t2极限=t1②t1↓,t2,T2,Q。分析：Q=qm1Cp1(T1-T’2)Q=KAΔtm不增加KA不变，Δtm应当增加，操作线应上移t1↓,t2↓,T2↓,Q=qm1Cp1(T1-T’2)↑输出与输入为线性顺变关系2.操作型计算①第一类：已知KA,T1,t1,。求：T2,t2逆流：1m12m2CpqCpq)()(12222111ttCqTTCqpmpm122112212111ln)()()(tTtTtTtTKATTCqpm)()()()(12211221ttTTtTtT)1)((221121pmpmCqCqTT)1(ln2211111221pmpmpmCqCqCqKAtTtT并流：221122112111ln)()()(tTtTtTtTKATTCqpm)()(12222111ttCqTTCqpmpm)1(ln2211112211pmpmpmCqCqCqKAtTtT②第二类：已知：KA,T1,T2,qm1,t1求：t2,qm2要试差才能解原因：计算式的非线性逆流：求出t2后)()(12221112ttCTTCqqppmm122112212111ln)()()(tTtTtTtTKATTCqpm例1原为单管程167kPa(表)T=130℃,t1=80℃,t2=100℃,管内流动为湍流,为提高t2①改为双管程,t2’=?②不改双管程，要达到同样t2’,提高T至多少？解：①改双管程，流速加倍α蒸汽α有机液K≈α有机液∝u0.8,得t2’=109.5℃74.12)'(''8.08.0uuKK21211222ln)()()(tTtTtTtTKAttCqpmKAtTtTCqpm2122lnAKtTtTCqpm''ln212274.1'10013080130ln'13080130ln2KKt②仍为单管程,K值不变得T’=153.6℃相当于426kPa(表)21222122ln'''lntTtTCqKAtTtTCqpmpm100130801305.109'80'TT2121'''tTtTtTtT例2一逆流套管换热器,热空气走管内,冷水走环隙，热空气一侧传热阻力控制,冷、热流体进出口温度为t1=30℃,t2=45℃,T1=110℃,T2=80℃。求：当热空气流量qm1加倍时，T’2,t’2=?思路：先解旧工况的数群和的值，再用新工况的和求T’2,t’2。1122pmpmCqCq22pmCqKA1122pmpmCqCq22pmCqKA解：新工况：qm1’=2qm123045801101122pmpmCqCq)()(12222111ttCqTTCqpmpm)1(ln1122221221pmpmpmCqCqCqKAtTtT)12(308045110ln22pmCqKA26.022pmCqKA1222'11221122pmpmpmpmCqCqCqCqK≈α1∝qm10.8因Δtm=T1-t2’=T2’-t1Q’=qm2Cp2(t2’-t1)=K’A(T1-t2’),t2’=55.1℃T2’=84.9℃74.12)'('8.08.011mmqqKK46.026.074.1'22pmCqAK)'(''212212tTCqAKttpm)'110(46.030'22tt)301.55(110)'(''12112212ttCqCqTTpmpm6.8非定态传热已知：G(kg),qm(kg/s),Cp,t初,t终,T,K,A,假定管道及换热器的滞留油量可忽略不计，槽内油品温度均匀。求：τ解：取dτ时段进行热衡算,换热器传热量等于槽内油品升温所需热量)(2ttCqddtGCQpmp22lntTtTttKApmCqKAtTtT2lnteTetpmpmCqKACqKA)1(2))(1(2tTettpmCqKAdttCqdtGCpmp)(2dtTeCqpmCqKApm))(1(0)1(deqtTdtGpmCqKAmtt终初终初tTtTeqGpmCqKAmln)1(本次讲课习题：第六章27,28,设计报告下次带好自测练习